package com.south.base.test.arithmetic.dynamic.programming;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

/**
 * 股票计算
 *
 * @author Administrator
 * @date 2019/12/25 14:29
 */
public class Stock {
    /**
     * 给定一个整数数组，其中第 i 个元素代表了第 i 天的股票价格 。​
     * 设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下，你可以尽可能地完成更多的交易（多次买卖一支股票）:
     * 你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
     * 卖出股票后，你无法在第二天买入股票 (即冷冻期为 1 天)。
     */
    @Test
    public void maxCoolProfit() {
        Assert.assertEquals(3, maxCoolProfit(new int[]{1, 2, 3, 0, 2}));
        Assert.assertEquals(3, maxCoolProfit2(new int[]{1, 2, 3, 0, 2}));
    }

    public int maxCoolProfit2(int[] prices) {
        if (prices.length <= 1) {
            return 0;
        }
        if (prices.length == 2) {
            return Math.max(prices[1] - prices[0], 0);
        }

        int[] dp = new int[prices.length];
        dp[0] = 0;
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            //当前不执行任何操作
            dp[i] = dp[i - 1];
            //当前执行卖出操作
            for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
                int diffPrice = prices[i] - prices[j];
                if (diffPrice <= 0) {
                    continue;
                }
                //如果j买入的话，上一次卖出获利必须是j-2日
                if (j >= 2) {
                    dp[i] = Math.max(diffPrice + dp[j - 2], dp[i]);
                } else {
                    dp[i] = Math.max(diffPrice, dp[i]);
                }
            }
        }
        return dp[prices.length - 1];
    }

    public int maxCoolProfit(int[] prices) {
        if (prices == null || prices.length == 0) {
            return 0;
        }
        //由于可以无限次交易，所以只定义两个维度，第一个维度是天数，第二个维度表示是否持有股票，0表示不持有，1表示持有，2表示过渡期
        int[][] dp = new int[prices.length][3];
        dp[0][0] = 0;
        dp[0][1] = -prices[0];
        dp[0][2] = 0;
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            //第i天不持有股票的情况有两种
            //a.第i-1天也不持有股票
            //b.第i-1天是过渡期
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0], dp[i - 1][2]);
            //第i天持有股票有两种情况
            //a.第i-1天也持有股票，第i天不操作，
            //b.第i-1天不持有股票，在第i天买入
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][0] - prices[i]);
            //第i天是冷冻期只有一种情况，第i-1天持有股票且卖出
            dp[i][2] = dp[i - 1][1] + prices[i];
        }
        //最后最大利润为最后一天，不持有股票或者进入冷冻期的情况
        return Math.max(dp[prices.length - 1][0], dp[prices.length - 1][2]);
    }

    /**
     * 给定一个整数数组 prices，其中第 i 个元素代表了第 i 天的股票价格 ；非负整数 fee 代表了交易股票的手续费用。
     * 你可以无限次地完成交易，但是你每次交易都需要付手续费。如果你已经购买了一个股票，在卖出它之前你就不能再继续购买股票了。
     * 返回获得利润的最大值。
     */
    @Test
    public void maxChargeProfit() {
        Assert.assertEquals(8, maxChargeProfit(new int[]{1, 3, 2, 8, 4, 9}, 2));
    }

    public int maxChargeProfit(int[] prices, int fee) {
        if (prices == null || prices.length == 0) {
            return 0;
        }
        //由于可以无限次交易，所以只定义两个维度，第一个维度是天数，第二个维度表示是否持有股票，0表示不持有，1表示持有
        int dp1 = 0;
        int dp2 = -prices[0];
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            //第i天不持有股票的情况有两种
            //a.第i-1天也不持有股票
            //b.第i-1天是卖出
            dp1 = Math.max(dp1, dp2 - fee + prices[i]);
            //第i天持有股票有两种情况
            //a.第i-1天也持有股票，第i天不操作，
            //b.第i-1天不持有股票，在第i天买入
            dp2 = Math.max(dp2, dp1 - prices[i]);
        }
        //最后最大利润为最后一天，不持有股票或者进入冷冻期的情况
        return dp1;
    }

    /**
     * 买卖股票的最佳时机 IV
     * 给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。
     * 设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 k 笔交易。
     * 注意: 你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
     */
    @Test
    public void maxProfit() {
        Assert.assertEquals(2, maxProfit(2, new int[]{2, 4, 1}));
        Assert.assertEquals(7, maxProfit(2, new int[]{3, 2, 6, 5, 0, 3}));
        Assert.assertEquals(13, maxProfit(2, new int[]{1, 2, 4, 2, 5, 7, 2, 4, 9, 0}));
    }

    public int maxProfit(int k, int[] prices) {
        if (prices.length == 0) return 0;
        if (k > prices.length >> 1) {
            return maxProfit(prices);
        }
        // 0：不持有股票  1：持有股票
        // 0:买卖次数  1:利润
        int[][] dp = new int[k + 1][2];
        // 初始化第一天数据，买入股票
        for (int i = 1; i < k + 1; i++) {
            dp[i][1] = -prices[0];
        }
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            for (int j = 1; j <= k; j++) {
                /*
                 * 第 i 天，第 j 笔 交易，不持有股票的最大值
                 * 不持有股票有两种情况
                 * 1.之前未买入
                 * 2.今天卖出
                 */
                dp[j][0] = Math.max(dp[j][0], dp[j][1] + prices[i]);
                /*
                 * 第 i 天，第 j 笔 交易，持有股票的最大值
                 * 持有股票有两种情况
                 * 1.今天买入
                 * 2.之前买入
                 */
                dp[j][1] = Math.max(dp[j][1], dp[j - 1][0] - prices[i]);
            }
        }
        // 最大利润
        return dp[k][0];
    }

    // 不限制交易次数
    public int maxProfit(int[] prices) {
        int profit = 0;
        // 贪婪算法，存在利润就卖出
        for (int i = 0; i < prices.length - 1; i++) {
            if (prices[i] < prices[i + 1]) {
                profit += prices[i + 1] - prices[i];
            }
        }
        return profit;
    }
}
